采用遺傳算法的離心葉輪多目標(biāo)自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

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1、第４４卷第１期西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)Ｖｏｌ．４４№１２０１０年１月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ′ＡＮＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＪａｎ．２０１０采用遺傳算法的離心葉輪多目標(biāo)自動(dòng)憂化設(shè)計(jì)劉小民，張文斌（西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，７１００４９，西安）摘要：針對離心葉輪多目標(biāo)自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先提出了一種離心葉輪參數(shù)化方法，通過對離心葉輪型線數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，分別建立了圓柱坐標(biāo)系下葉輪控制參數(shù)與歸一化長度參數(shù)之間的關(guān)系，采用非均勻有理Ｂ樣條進(jìn)行葉型重構(gòu)，獲得葉片和葉輪子午流道構(gòu)型．將離心葉輪參數(shù)化方法、多目標(biāo)遺傳算法及商業(yè)化數(shù)值計(jì)算軟件ＮＵＭＥＣＡ相結(jié)合，建立起離心

2、葉輪自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺．以總壓比和效率為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在設(shè)計(jì)工況下，采用該方法對Ｋｒａｉｎ高速離心葉輪進(jìn)行氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得一系列優(yōu)化葉輪，并采用數(shù)值模擬方法對葉輪內(nèi)部流動(dòng)持性及其氣動(dòng)性能進(jìn)行了比較分析．結(jié)果表明，優(yōu)化葉輪的總體氣動(dòng)性能有不同程度的改善，在葉輪出口截面上流場分布吏加均勻，總壓比和等嫡效率約提高了２．５％和１．０％，同時(shí)也驗(yàn)證了所發(fā)展的多目標(biāo)離心葉輪自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性．關(guān)鍵詞：離心葉輪；三維重構(gòu)；多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)；參數(shù)化；數(shù)值模擬中圖分類號：ＴＨ４５２文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號：０２５３?９８７Ｘ（２０１０）０１?００３１?０５犕狌犾狋犻犗犫犼?duì)?/p>

3、犮狋犻狏犲犃狌狋狅犿犪狋犻犮犗狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀犇犲狊犻犵狀狅犳犆犲狀狋狉犻犳狌犵犪犾犐犿狆犲犾犾犲狉犅犪狊犲犱狅狀犌犲狀犲狋犻犮犃犾犵狅狉犻狋犺犿ＬＩＵＸｉａｏｍｉｎ，ＺＨＡＮＧＷｅｎｂｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｐｅｒｆｏｒｍｔｈｅｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｉｍｐｅ

4、ｌｌｅｒｓ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓｌｅｎｇｔｈｉｎｔｈｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｅｌｌｅｒｐｒｏｆｉｌｅｄａｔａ．Ｎｏｎ?ｕｎｉｆｏｒｍｒａｔｉｏｎａｌＢ?ｓｐｌｉｎｅｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｐｒｏｆｉｌｅｏｆｔｈｅｂｌａｄｅａｎｄｔｈｅｍｅｒｉｄｉｏｎａｌｓｕｒｆａｃｅ．Ａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｏｐｔｉｍｉ

5、ｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｓｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｔｈｅｍｕｌｔｉ?ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓｓｏｆｔｗａｒｅＮＵＭＥＣＡ．ＴｈｅＫｒａｉｎｈｉｇｈｓｐｅｅｄｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａｎｄ

6、ｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｓｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔｔｈｅｏｕｔｌｅｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｓｉｓｍｏｒｅｕｎｉｆｏｒｍ．Ｔｈｅｔｏｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｒａｔｉｏａｎｄｔｈｅｉｓｅｎｔｒｏｐｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｃｒｅａ

7、ｓｅｓｂｙａｂｏｕｔ２．５％ａｎｄ１．０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｓｅｆｉｎｄｉｎｇｓｃｏｎｆｉｒｍｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｓｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｉｍｐｅｌｌｅｒ；ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ隨著基于最

8、優(yōu)解概念的多目標(biāo)遺傳算法的改進(jìn)以及性能優(yōu)良的數(shù)值計(jì)算方法的出現(xiàn)，使